Toxinas liberadas por um tipo de bactéria que causa doenças diarreicas sequestram processos celulares e forçam proteínas importantes a se reunirem em "estradas para lugar nenhum", redirecionando as proteínas para longe de outros trabalhos que são essenciais para o funcionamento adequado das células, descobriu um novo estudo.

As proteínas afetadas são conhecidas como actinas, que são altamente abundantes e têm múltiplas funções que incluem ajudar cada célula a unir seu conteúdo, manter sua forma, dividir e migrar. As actinas se agrupam em filamentos semelhantes a fios para fazer certo trabalho interno das células .

Pesquisadores descobriram que duas toxinas produzidas pelo Vibrio fazem com que as actinas comecem a se unir nesses filamentos – que podem ser pensados ??como rodovias celulares nas quais a carga é entregue – no local errado dentro das células e indo na direção errada.

“Crescer na direção errada é uma função totalmente nova que não era conhecida anteriormente e não era considerada possível para os filamentos de actina dentro da célula”, disse o autor sênior Dmitri Kudryashov, professor associado de química e bioquímica na Ohio State University. "Uma grande fração de actina na célula é consumida na formação das 'rodovias' onde não são necessárias, então os recursos celulares são desperdiçados e não podem ser usados ??para satisfazer as necessidades básicas da célula ."

A pesquisa foi publicada hoje (18 de novembro de 2022) na revista Science Advances .

Essas toxinas disruptivas são chamadas VopF e VopL e são produzidas por duas cepas de bactérias Vibrio que vivem na água do mar: V. cholerae e V. parahaemolyticus , ambas as quais podem contaminar ostras e outros mariscos que, quando ingeridos crus, causam doenças.

Neste estudo, a equipe de pesquisa se concentrou na descrição das atividades celulares inesperadas, em vez de quaisquer outras implicações, como a forma como o sequestro se relaciona com a infecção bacteriana .

"Estamos olhando para a interferência no nível molecular - não nos concentramos aqui em como essa função celular pode afetar os humanos", disse a primeira e coautora correspondente Elena Kudryashova, cientista pesquisadora em química e bioquímica no estado de Ohio.

“Do ponto de vista prático, isso nos diz mais sobre esses patógenos, e conhecer seu inimigo ajuda a combatê-lo”, disse ela. "Mas encontrar algo que não sabíamos que era possível - a actina se comportar dessa maneira dentro da célula - levanta novas questões sobre se essa função pode realmente ser necessária ou pode ocorrer de alguma outra maneira".

Até agora, sabe-se que as actinas montam cada filamento de uma maneira, originando-se do que é conhecido como sua extremidade pontiaguda e direcionada para o que é chamado de extremidade farpada da estrutura. Por serem em número limitado, as actinas se desmontam conforme necessário da extremidade pontiaguda e são recicladas para manter a atividade direcional em direção à extremidade farpada - e então esses filamentos de actina executam funções, como a migração celular , contração ou divisão, conforme ditado pelo que o comandos de celular.

Quando as toxinas VopF e VopL entram em uma célula, no entanto, elas atraem moléculas de actina para iniciar um novo filamento e fazem com que os filamentos comecem a se agrupar neste local, o que os leva a se alongar na direção da extremidade pontiaguda - uma reversão de sua forma usual. direção de alongamento.

"As toxinas começam a fazer essas rodovias de filamentos de actina no lugar errado, construindo algo que é inútil para a célula, e a célula não sabe como lidar com isso", disse Kudryashov.

Esta interferência de actina foi observada usando imagens de células vivas contendo moléculas de toxina individuais. Embora ainda não conheçam todas as consequências dessa atividade de sequestro, os pesquisadores disseram que os resultados podem incluir a infiltração de nutrientes através das paredes intestinais danificadas – o que forneceria alimento para as bactérias infecciosas esperando do lado de fora.

“Matar células nem sempre é necessário – interromper a função de barreira das células também pode ser benéfico para os patógenos”, disse Kudryashova.

E é por isso que os cientistas querem saber mais - se outras moléculas podem forçar as actinas a montar "estradas para lugar nenhum" e se essa estranha formação de filamentos pode ser um mecanismo benéfico em um conjunto diferente de circunstâncias.

"É bem possível que nossas próprias células façam isso em alguma ocasião, mas não sabemos porque a actina tem muitas funções e nem todas são bem compreendidas", disse Kudryashov.

A equipe do estado de Ohio colaborou com os coautores Ankita, Heidi Ulrichs e Shashank Shekhar, da Emory University.